單機(jī)減速器V帶設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（機(jī)電與汽車工程學(xué)院2016級(jí)）一、設(shè)計(jì)課題設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置減速器設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)組別驅(qū)動(dòng)卷筒的圓周力 F（KN）驅(qū)動(dòng)卷筒的直徑D（mr）i運(yùn)輸帶的線速度v（m/s）使用年限T（年）1542026245001316362006423001653806工作情況：平穩(wěn)，兩班制（連續(xù)16個(gè)小時(shí)），每月工作20天二、工作量1、設(shè)計(jì)說明書一份2、大齒輪零件圖一張3、低速軸（大齒輪軸）零件圖一張三、設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容：1、擬定傳動(dòng)方案2、選擇電動(dòng)機(jī)3、計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比4、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)5、v帶的設(shè)計(jì)（1）普通v帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（2）小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫出結(jié)構(gòu)圖

2、，標(biāo)上尺寸&齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（按直齒圓柱輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)）（1）直齒圓柱輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（2）直齒圓柱齒輪幾何尺寸，算出兩個(gè)齒輪的幾何尺寸（3）大齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫出結(jié)構(gòu)圖，標(biāo)出尺寸7、低速軸（大齒輪軸）的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)與受力分析計(jì)算。畫出結(jié)構(gòu)圖，標(biāo)上尺寸，畫 出軸的受力分析圖，計(jì)算出支座反力，為滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算做準(zhǔn)備8、聯(lián)軸器的選擇9、低速軸（大齒輪軸）上的滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算（選擇深溝球軸承）10、設(shè)計(jì)小結(jié)11、參考書目四、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排表（供參考）階段主要工作內(nèi)容時(shí)間（天）-一一下達(dá)任務(wù)書，作有關(guān)說明，并做好有關(guān)準(zhǔn)備工作-二二完成總體方案計(jì)算及相應(yīng)說明書的內(nèi)容。-三完成設(shè)計(jì)書5-6四完成設(shè)計(jì)書7-

3、9，完成軸的設(shè)計(jì)五完成零件圖，并完成說明書的其余部分六整理計(jì)算中的有關(guān)內(nèi)容，寫好說明書，并做好答辯準(zhǔn)備七答辯，終結(jié)五設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)過程參考設(shè)計(jì)指導(dǎo)書進(jìn)行，在設(shè)計(jì)之前務(wù)必先通過讀并消化第一篇及相關(guān)內(nèi)容機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一、傳動(dòng)方案擬定 4二、電動(dòng)機(jī)的選擇 5三、 確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比 . 7四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì) .8五、 普通V帶的設(shè)計(jì) .10六、 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) .13七、軸的設(shè)計(jì) .18八、滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì) 19九、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 20十、設(shè)計(jì)小結(jié) . 21計(jì)算過程及計(jì)算說明一、傳動(dòng)方案擬定第三組：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置減速器設(shè)計(jì)1、工作條件：載荷平穩(wěn)，使用年限6年，

4、工作為二班工作制（連續(xù)小時(shí)），每月工作 20 天。2、原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力 F=4000N帶速 V=3m/s；滾筒直徑D=500mm方案擬定：采用V帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的組合，即可滿足傳動(dòng)比要求，同時(shí)由于帶傳動(dòng)具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，使用維護(hù)方便。1. 電動(dòng)機(jī)帶傳動(dòng)4. 連軸器 5. 滾筒 二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇3. 圓柱齒輪減速器6.運(yùn)輸帶Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低 廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī) 械。2、電動(dòng)機(jī)容量選擇：電

5、動(dòng)機(jī)所需工作功率為：式(1) : P d=Pw/n a (kw)由式(2) : P w=F V/1000 (KW)由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為：2n 總=niXn 23X4 4X4 5式中：n i、n 2、n 3、n 4、n 5分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器 和卷筒的傳動(dòng)效率。取n 1 =, n 2= , n 3 =， n 4=0 . 97 n 5=0 . 9 6貝U：n 總=xxxx =所以：電機(jī)所需的工作功率：R = FV/1000 n 總=(4000 X 3)/(1000 X = (kw)3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒工作轉(zhuǎn)速為：n卷筒=60 X 1000 V/ (冗 D)=(60X 1

6、000X 3)/ (4 20n)= r/min根據(jù)機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P 4表1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng) 一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍I'=36。取V帶傳動(dòng)比I 1 ' = 24 。則總傳動(dòng)比理論范圍為：Ia'=62 4。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為N' d=I ' aX n 卷筒=(6 24) X=r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：1000、1500和3000r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊(cè)查出三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：(如下表)方 案電動(dòng)機(jī)型 號(hào)額定 功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)電動(dòng)機(jī)重量N參考價(jià)格傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)減速器1

7、Y160M2-215300029301252Y160L-415150014601443Y180L-61510009701953綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)比， 可見第方案比較適合。此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y160L-4電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸：其主要性能:中心高H外形尺寸L X(AC/2+AD) X HD底角安裝尺寸AX B地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸DX E裝鍵部位尺寸F X GD160600XX 385254X2541542 X 11012X 8三、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配級(jí)傳動(dòng)比:由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1、 可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為：

8、ia=nm/n=nm/n卷筒總傳動(dòng)比等于各傳動(dòng)比的乘積分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比ia=i ox i(式中i o、i分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比)2、分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比：根據(jù)指導(dǎo)書 P7表1 ,取i o=(普通V帶i=24)因?yàn)椋篿a = i o x i所以：i = ia /i o四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)：將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為I軸，H軸， 以及i o,i i, 為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比n oi, n億 為相鄰兩軸的傳動(dòng)效 率 PI， PH， 為各軸的輸入功率( KW) TI， TH， 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 (Nm n i ,n h , 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩(r/min )可按電動(dòng)機(jī)軸至工作運(yùn)動(dòng)

9、傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1 、 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算( 1)計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)數(shù)：I軸：ni=nm/ i o=146O/=584 (r/min )H 軸：n h = n i / i i =584/= r/min卷筒軸：z = n h( 2)計(jì)算各軸的功率：I 軸：P i =PdXn oi =Pd Xn i=x =( KW)H軸：P h = P i Xn 12= P i Xn 2Xn 3=xx = (Kvy卷筒軸：P 山=Pn 23= pn 2 n 4=xx = (KW電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為： Td=9550 Pd/n m=9550X1460= N mI 軸：Ti = Td i 0 n

10、01= Td i 01=xx = N mH軸：Tn = T i i 1 n 12= T i i 1 n 2 n 4= xxx = N m卷筒軸輸入軸轉(zhuǎn)矩：T rn = T nn 2 n 4=xx = N m計(jì)算各軸的輸出功率：由于in軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：故：P' i =Pi Xn 軸承=x = KWP' n = P n Xn 軸承=X = KW計(jì)算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩：由于in軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：貝U：T' i = T i Xn 軸承=x = N mT' n = T n Xn 軸承=x = N m綜合以上數(shù)據(jù)，得表如下:軸名效率

11、P(KW轉(zhuǎn)矩T(N - m轉(zhuǎn)速n傳動(dòng)比效率輸入輸出輸入輸出r/minin電動(dòng)機(jī)軸1460I軸584軸卷筒軸五.V帶的設(shè)計(jì)(1 )選擇普通V帶型號(hào)由 Pc=Kv P=X 15=18 ( KW)根據(jù)課本P134表9-7得知其交點(diǎn)在B型交界線處，方案：取B型V帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速：則取小帶輪 d i=140mmd2=ni di (1- e )/n 2=i di (1- e )= X 140X =343mm由表9-2取d2=343mm雖使n2略有減少，但其誤差小于 5%故允 許)帶速驗(yàn)算：V=n 1 d1 n / (1000 X 60)=1460X 140 n / (1000 X 60)

12、= m/s介于525m/s范圍內(nèi)，故合適確定帶長(zhǎng)和中心距 a：-(d1+d2) < aow 2 (d1+d2)X( 140+343)w aow2X( 140+343)< ao < 966初定中心距 a0=500 ，則帶長(zhǎng)為2Lo=2 ao+n(di+d2) + (d2-d 1) /(4 ao)2=2 X 5oo+n(14o+343) /2+ (343-14。) /(4 X 5。)= mm由表9-3選用Ld=16oo mm的實(shí)際中心距a=a o+(L d-L o)/2=5oo+/2=驗(yàn)算小帶輪上的包角a ia i=18°-(d 2-d i) x a=18o-(343-

13、14o) X =>12o 合適確定帶的根數(shù)Z=P c/ (Po+A Po) Ka Kl)=18/( +)XX ) =故取7根B型V帶計(jì)算軸上的壓力由書 9-18 的初拉力公式有2Fo=500 Pc - (Ka - 1) /z c+q v=5oo X 18X() / (7X)+X = N由課本 9-19 得作用在軸上的壓力Fq=2 z Fo sin( a /2)=2 X 7XX sin2) = Ndr !dkfdh . rdo :d帶輪示意圖如下:1:25S2S2六、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì):(1) 、選定齒輪傳動(dòng)類型、材料、熱處理方式、精度等級(jí)。小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為45號(hào)

14、鋼調(diào)質(zhì)， 齒面硬度為250HBS大齒輪選用45號(hào)鋼正火，齒面硬度為 200HBS(1) 、初選主要參數(shù)Z 1=20 , u= Z 2=Zi u=20X =70查P180圖P182 圖得a h iim1 =575MPaa h iim2 =560Mpaa F lim1 =250MPa a F lim2 =225Mpaa h 1 = a h iim1 =X 575MPa=a h 2 = a h iim2 =X 560MPa=a f 1 = a f iim1 =X 250MPa=a f 2 = a f iim2 =X 225MPa=(2) 按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)。圓柱齒輪分度圓直徑d 1>CmAi 3：

15、kT1 2-u 1、屮 d a H2 u取a h= a h 2=小齒輪名義轉(zhuǎn)矩 T仁x 106x P/m=x 106x 584=217x 103 N mr=217 N m查 P180 表 8-15 表 8-14 得 Ad= C m=1 取書 b=,由于原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，中等沖擊，選8級(jí)精度。荷載系數(shù)選 K=。(3) 計(jì)算小齒輪分度圓直徑d 1> CmAd 3 匚衛(wèi)二= d1=、屮 d a H2 U 確定模數(shù)由公式 m=d/z 1=20=查P144表8-1取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值 m=5 確定中心距a=m(z i+Z2)/2=5(20+70)/2=225 mm計(jì)算齒寬 b = d a=x 225=180

16、(mrj)取 bi=185mm b 2=b=180計(jì)算零件尺寸(4)校強(qiáng)度由課YfS1=,ha=m=5d=mz=100p=5 nhf=db=d cos as=5 n /2h=da=d+2ha=110e=5 n /2c=df=u=225核彎曲本 P180表查的YFS2=,Cm=1, An=帶入式課本(8-62)CmAKiTYFS1bd1m112.631.5217.334.3818097.285= < 彷 F1CmAKTYFS2bdm112.631.5217.333.3818097.285= < 彷 F2故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求軸的設(shè)計(jì)輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 確定軸上零件的定位和固定

17、方式(如圖)1, 5滾動(dòng)軸承 2 軸 3 齒輪 4 套筒6 密封蓋7 鍵8 軸承端蓋9 軸端擋圈10 半聯(lián)軸器(2) 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS軸的輸入功率為Pn = KW轉(zhuǎn)速為n n = r/mi n根據(jù)課本P205 (13-2 )式，并查表13-2，取c=110110312.89128.0451.17 mm(3) 確定軸各段直徑和長(zhǎng)度0從聯(lián)軸器開始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5% 取55mm根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc=Kax Tn = x =,查標(biāo)準(zhǔn)GB5014-85,選用HL4彈性聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為 I仁84mm軸段長(zhǎng)L仁82mm0右起

18、第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑取62 mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸 器左端面的距離為15mm故取該段長(zhǎng)為L(zhǎng)2=58mm0右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用 6213型軸承，其尺寸為 dx Dx B=65x 120x 23,那么 該段的直徑為65mm長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=45右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加5%大齒輪的分度圓直徑為350mm則第四段的直徑取70mm齒輪寬為b=180mm為了保證定位的可靠性，取軸段長(zhǎng)度為L(zhǎng)4=178mm右起第五段，考慮齒輪的軸向定位，定位軸肩，

19、取軸肩的直徑為 D5=80mm，長(zhǎng)度取L5=15mm 右起第六段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為Ds=O65mm長(zhǎng)度L6=50mm(4) 求齒輪上作用力的大小、方向 大齒輪分度圓直徑：d仁350mm 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 = x 105N - mm 求圓周力：Ft=2T2/d 2=2 x x 105/350=求徑向力 Fr=Ft tan a =x tan200 =1876N（ 5）軸長(zhǎng)支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力 學(xué)模型。水平面的支反力： RA=RB= Ft /2 = 2577 N垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 Fa=0那么 RA'

20、 =RB' =Fr x 121/242= 938 N（6）畫彎矩圖右起第四段剖面C處的彎矩：水平面的彎矩： MC=RAx 121= Nm垂直面的彎矩： MC1'= MC2' =RA' x 76= Nm合成彎矩：（ 7）畫轉(zhuǎn)矩圖： T= x 103x P2/n 23=x 10 x = N m（8）畫當(dāng)量彎矩圖因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，a =可得右起第四段剖面 C處的當(dāng)量彎矩：（9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度1 右起第四段剖面 C 處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大， 所以剖面C為危險(xiǎn)截面。已知 M，C2= , (T b=650 Mpa彷-i =60Mpa貝e= M'，c2W= M'，C2/ D43)=X 1000/ X 703)=< t -i 右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面:3T e= MD/W= Md/ Di )=X 1000/ X 553)= Nm< t -i 所以確定的尺寸是安全的。以上計(jì)算所需的圖如下:繪制軸的工藝圖（見圖紙）Tf11丁